激光加工設備行業(yè)深度報告
作者：本站編輯
2023-01-04 12:05:49
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1917 年束敦，愛因斯坦從理論上指出豆村，當光與物質相互作用時猪破，除了吸收和自發(fā)輻射之 外讯柔，還存在第三種過程——受激輻射裤困，不過愛因斯坦并沒有想到利用受激輻射來實 現光的放大揖帕，因此在愛因斯坦提出受激輻射理論后的許多年內反饲，這個理論并沒有太 多運用捎梢。1954 年，基于受激輻射理論堵闪，美國科學家湯斯發(fā)明了微波激射器（Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation摹搂，MASER），MASER 可以產生放大 的微波束鸦贩，但一方面由于 MASER 產生的微波束不夠穩(wěn)定高坚，另一方面受限于微波自 身的性質，使得 MASER 至今僅在天文領域得到少量應用垄怯。1960 年水水，美國科學家梅 曼利用一個高強的螺旋形閃光燈管作為泵浦源，紅寶石作為增益介質迂卢，并通過在紅 寶石兩側鍍銀及一側開孔某弦，使其內部產生諧振腔，首次制成了光波激射器（（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation而克，LASER））靶壮，LASER 能夠發(fā)出受激 輻射放大的光波，這種光波后被我國科學家錢學森譯為激光员萍。泵浦源+增益介質+諧 振腔至今仍是激光器的核心構成腾降。紅寶石激光器的發(fā)明，標志著激光時代的到來碎绎。此后數年間螃壤，科學家又嘗試用不同的增益介質研制出了各類不同的激光器，激光開 始登上歷史舞臺筋帖。
激光與原子能奸晴，計算機冤馏，半導體并稱為二十世紀四大發(fā)明。作為“世紀之光”寄啼，激光 甫一出現便迅速得到運用逮光。激光最初被應用于醫(yī)療領域，用來進行一些較為精密的 手術治療诬簇，后來又被應用到測距蔬澜，掃碼器，打印機等秘乍。作為最早發(fā)明激光的國家， 美國為激光技術的研究投入了大量的資源沼改，這一方面是因為其過去與蘇聯“冷戰(zhàn)” 促使其研制激光武器崖郎，另一方面是因為其“保持世界科技領先”的戰(zhàn)略思想。早在 1986 年美國用于激光技術研究與發(fā)展費用就高達 17 億美元经翻，一定程度上加快了激 光技術的發(fā)展写雾。為什么激光如此有用？這主要得益于激光的三大特性竹砾，即單色性蓬抖、方向性、相干性吊违， 正是因為這三大特性，使得激光可被聚集成非常小的光斑雷猪，獲得極高的功率密度。這種功率密度極高的光很快被工業(yè)界注意到求摇，而激光大放異彩正是始于其被應用于 制造業(yè)中射沟。從 20 世紀 60 年代開始与境，各種激光加工技術如激光切割、激光鉆孔挥转、激 光打標、激光焊接等不斷發(fā)展成熟共屈，顯著提高了工業(yè)界的材料加工水平。激光技術自身也仍然在持續(xù)發(fā)展趁俊，不斷突破科學邊界。在激光誕生后的 60 年間剩跛，一 共有 12 項諾貝爾物理學獎與諾貝爾化學獎與激光技術直接相關础恰，這充分體現出了 激光技術在推動基礎科學研究與促進科學技術進步方面發(fā)揮著不可替代的作用。在激光技術發(fā)展初期优狡，由于激光器功率普遍較低，激光主要被用于通信領域和光儲 存領域铣瞒，Laser Focus World 數據顯示芯拇，2009 年激光器在通信和光儲存領域的應用占 比達到 55.2%，而材料加工僅占 25.7%腔资。隨著高功率激光器技術的不斷突破双漫，激光 越來越多地被運用到材料加工領域，2020 年淡厦，激光的下游應用中材料加工與光刻占 比達到 39.6%刑吕，其中光刻實質上屬于材料加工的一種形式。2016 年以來激光在材料 加工領域的應用始終占有著 40%左右的比例旋乙，顯示出材料加工已取代通信與光儲存 成為激光最重要的應用領域端伪。
我們將用于材料加工中的激光設備定義為激光加工設備（Laser Material Processing System）。Optech Consulting 從 1986 年起對全球激光加工設備市場規(guī)模進行追蹤装蓬， 其最新數據顯示著拭，2021 年全球激光加工設備市場規(guī)模達到 213 億美元，2011-2021 間 10 年 CAGR 達 7.9%牍帚，2016-2021 間 5 年 CAGR 達 11.1%儡遮。進一步考慮到隨著激 光技術的逐漸成熟，激光加工設備單機價格近年存在大幅降低的情況履羞，因此設備出 貨量的增速應高于市場規(guī)模的增速峦萎，充分體現出激光加工設備在制造業(yè)中加速滲透 的態(tài)勢。激光加工技術正不斷擴展應用場景忆首，而激光加工技術的重要性恰恰體現在于其對下 游產業(yè)的帶動作用爱榔。據美國科學和技術政策辦公室統計，美國 2010 年 GDP 的 50% (約 7.50 萬億美元)與激光在相關領域的市場應用及不斷拓展相關糙及，其中與激光在交 通運輸以及制造業(yè)中擴展相關的 GDP 達到 1 萬億美元详幽。如今，大到飛機小到芯片浸锨， 都離不開激光加工技術唇聘。經過 60 年的發(fā)展，激光從最初的星星之火私庇，漸成燎原之 勢匿忿。2. 乘時代東風而起生肖，激光助力中國制造業(yè)轉型升級激光加工技術作為當今世界最先進的制造加工技術之一，其發(fā)展水平直接體現出一 個國家制造業(yè)的實力执鲜。歐美主要發(fā)達國家均十分重視激光加工產業(yè)的發(fā)展盘瞄，已形成 了較為成熟的產業(yè)鏈，誕生了以德國通快（TRUMPF）鲜伶、美國阿帕奇（IPG）裹侍、相干 （Coherent）、貳陸（II-VI）惨侍、恩耐（nLIGHT）驳鸿、瑞士百超（Bystronic）、意大利普瑞 瑪（Prima）等為代表的國際激光巨頭箱充。1961 年長春光機所研制成功了我國第一臺紅 寶石激光器动苍，僅比美國晚一年，但此后產業(yè)化進程較為緩慢镶骗。1971 年桶现，世界范圍內 首次出現 1000W 商用二氧化碳激光器，上世紀 70 年代末期鼎姊，中國首次直接進口激 光器骡和。此后在國外廠商的技術壟斷下，中國激光器長期依賴進口相寇，技術更是落后于 世界慰于。1990 年就已經在發(fā)達國家實現商業(yè)化的光纖激光器，直到 2005 年才有國內 廠商進入市場唤衫。進入新世紀婆赠，激光加工技術精度高、速度快佳励、變形小休里、無材料損耗、 易于自動化集成等優(yōu)點日益凸顯赃承，符合智能制造與綠色制造等先進制造大趨勢妙黍。在 新的時代背景下，中國制造業(yè)的轉型升級刻不容緩瞧剖，激光加工產業(yè)則是推動這一進 程的重要引擎酷雌。2.1. 政策利好頻出，四大產業(yè)集群規(guī)模初顯我國制造業(yè)正處于由大變強的關鍵階段名娶。只有抓住工業(yè) 4.0 的契機游禽，推動制造業(yè)向 高端制造和智能制造轉型，才能始終保持國際競爭力。激光加工設備產業(yè)是先進制 造的典型代表植坝，契合國家發(fā)展戰(zhàn)略尿笔，，國家不斷出臺相關政策對行業(yè)的發(fā)展進行支持锁销。以 2006 年我國發(fā)布《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020 年)》首次將 激光技術列為我國重點發(fā)展的前沿技術為起點项凉，國家在在政策上給予激光產業(yè)發(fā)展 的支持力度逐年增強。從歷年政策來看，我國不僅注重激光技術的突破，也注重激 光對下游產業(yè)的帶動作用杉硅，致力打造完善的產業(yè)鏈與規(guī)睦殴Γ化的產業(yè)集群。目前砂豌，我國激光產業(yè)已形成珠三角地區(qū)（代表城市深圳厢岂、廣州等）、長三角地區(qū)（代 表城市蘇州阳距、上海等）塔粒、華中地區(qū)（代表城市武漢、長沙等）和環(huán)渤海地區(qū)（代表城 市北京筐摘、沈陽等）四大產業(yè)集群卒茬，全國共有規(guī)模以上產業(yè)園區(qū) 54 個，其中珠三角地 區(qū) 11 個咖熟，長三角地區(qū) 9 個圃酵，華中地區(qū) 9 個，環(huán)渤海地區(qū) 20 個馍管。2021 年四大產業(yè)集 群的激光產業(yè)總產值占全國之比超過 80%郭赐。
再具體到地方產業(yè)政策上，四大產業(yè)集群地區(qū)的主要省市均出臺了相關政策支持激 光產業(yè)發(fā)展确沸，湖北省對激光產業(yè)鏈 2025 年有明確的收入指標捌锭，提出到 2025 年，東 湖科學城規(guī)模以上激光企業(yè)產值達到 1000 億元境愕，帶動激光產業(yè)鏈上下游企業(yè)總收 入超過 5000 億元秋降；廣東省、浙江省值膝、河北省等主要聚焦于發(fā)展激光加工設備筒煌；北京市、山東省欺垛、湖北省做出了對發(fā)展激光器的規(guī)劃拱宗；上海市、江蘇省、湖南省則重點 發(fā)展激光器芯片菜盒、特種光纖等光電元器件蹦争。據企查貓數據，在一系列政策利好推動下酪捏，截至 2022 年 10 月瑞捂，全國從事激光相關 業(yè)務的企業(yè)已超過 5 萬家。激光加工產業(yè)的資本化也在如火如荼進行层锄，當前國內處 于激光加工設備產業(yè)鏈內的上市公司已達 20 家酷麦，而在 2006 年激光技術被列為重點 發(fā)展的前沿技術之前，僅華工科技和大族激光兩家上市公司喉恋。從銳科激光 2018 年 6 月上市開始沃饶，最近短短 4 年間新上市公司達 13 家，此外還有逸飛激光轻黑、宏石激光糊肤、 森峰科技、波長光電等公司正在沖刺 IPO氓鄙，充分體現出了激光加工設備產業(yè)快速發(fā) 展的態(tài)勢馆揉。2.2.1. 制造業(yè)是立國之本抖拦，先進制造景氣度長期向好全局來看升酣，制造業(yè)是立國之本、強國之基蟋座，制造業(yè)高質量發(fā)展拗踢，是我國經濟高質量 發(fā)展的重中之重。國家統計局數據顯示向臀，2021 年我國制造業(yè)增加值達到 9.8%巢墅，制造 業(yè)增加值占 GDP 比重達到 27.4%，規(guī)模達到 4.23 萬億美元隆文，連續(xù) 12 年位居世界首 位美卒。此外，近年來韧践，我國高技術制造業(yè)（包含計算機及辦公設備制造業(yè)轿战、電子及通 信制造業(yè)、航空航天器及設備制造業(yè)随象、醫(yī)藥制造業(yè)）發(fā)展迅速载蜓，占規(guī)模以上工業(yè)增 加值的比重逐年上升，2020 年和 2021 年比重均超過 15%聪蔬，表明我國制造業(yè)產業(yè)結 構不斷優(yōu)化升級肄绢。從宏觀經濟指標來看屯片，PMI 指數經歷了今年 3 月以來上海疫情和 全國限電等不利因素擾動后，在 9 月重回榮枯線以上详毡。而制造業(yè)固定資產投資完成 額在 2020 年疫情初期出現較大幅度的下降后床重，2021 年以來始終維持在較高增速水 平，這些均表明制造業(yè)整體景氣度呈現復蘇態(tài)勢耻陕。此外拙徽，高技術制造業(yè) PMI 指數在 大部分時間均高于 PMI 指數，且無懼外部不利因素擾動诗宣，長期處于榮枯線以上膘怕，表 明我國先進制造景氣度持續(xù)向好。
將國內激光加工產業(yè)鏈內上市公司納入激光加工設備板塊梧田，并將激光加工設備板塊 近 3 年營收同比增速與 SW 機械設備板塊和全部 A 股進行對比淳蔼，可以看出激光加工 設備板塊在大部分時間里均保持了相對較高的營收增速，行業(yè)成長性凸顯裁眯。相比于傳統的機床加工，激光加工是一種柔性化的加工技術讳癌，其先進性主要在體現 其易于與精密機械穿稳、精密測量技術和電子計算機相結合，進而能夠與工業(yè)機器人等 進行集成晌坤，實現高度自動化和智能化逢艘，從而大幅提高加工精度與加工效率。激光加 工設備的發(fā)展與工業(yè)機器人的發(fā)展有密切聯系骤菠，由于激光加工設備的相關統計數據 不夠完善它改，可以從工業(yè)機器人產業(yè)的發(fā)展態(tài)勢一窺國內先進制造發(fā)展的整體情況。中國是世界上工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展最為迅猛的國家刃傻。根據國際機器人聯合會（IFR） 數據引苇，2021 年我國新安裝工業(yè)機器人數量已超過世界其它國家總和，達 26.8 萬臺鸣谒。2016-2021 年間我國新安裝工業(yè)機器人數量 CAGR 達到 23%牌鹊，大幅領先制造強國日 本、德國沟奸、美國己倾、韓國。然而扶取，雖然近年我國工業(yè)機器人產量呈現高速增長態(tài)勢蔫迅， 2021 年已達 31.8 萬臺，但是工業(yè)機器人長期以來貿易逆差的情況并未發(fā)生改變芜田， 2021 年達到 11.9 億美元具藐，這主要是由于在高端工業(yè)機器人方面我國依然依賴進口。根據 IFR 數據，2021 年我國出口工業(yè)機器人平均單價僅 0.63 萬美元信粮，但進口工業(yè) 機器人平均單價達到 1.34 萬美元黔攒，超過出口單價的 2 倍，高端裝備的發(fā)展依然任重 道遠强缘。2.2.2. 跨過劉易斯拐點督惰，工程師紅利賦能中國先進制造改革開放以來，中國經濟雖然快速增長旅掂，但長期依賴廉價勞動力帶來的人口紅利赏胚， 制造業(yè)也多集中在中低端領域。有關報導顯示商虐，2010 年左右觉阅，中國迎來劉易斯拐點， 在這以后秘车，人口紅利逐漸消失典勇，勞動力由過剩轉向短缺，保持經濟持續(xù)增長將更多 依賴于技術進步與科技創(chuàng)新叮趴，制造業(yè)則需要由勞動密集型產業(yè)向技術密集型產業(yè)轉 移割笙。我國高等教育已全面鋪開，據 Photonics Views 報導丰躺，目前中國每年新產出大約 600 萬名工程師勉惋，這一數字是美國的 6 倍。當前肄琉，中國擁有世界上最龐大的科研人 員隊伍和工程師隊伍丧爸，這是發(fā)展技術密集型產業(yè)的基石。根據國家統計局社科文司 統計數據洋训，中國創(chuàng)新指數常年保持穩(wěn)定增長带超，但具體到指標上仍有強弱之分，其中 與科學技術人員相關性較強的創(chuàng)新產出指數在 2010 年之后明顯呈現加速增長的態(tài) 勢染痊，而與科技成果轉換相關性較強的創(chuàng)新成效指數增長率則基本維持不變组救，表明我 國人員和技術的儲備較為充足，而技術產業(yè)化則是今后的突破點迂猴。激光加工設備產 業(yè)是典型的技術密集型產業(yè)，也是高新技術中產業(yè)化較為成熟的一個領域，發(fā)展過 程中將充分受益于中國的工程師紅利，有助于在研發(fā)-生產-銷售-服務全環(huán)節(jié)打造完 備的生態(tài)鏈拂檩。2.2.3. 中國激光加工產業(yè)迎來發(fā)展機遇期工業(yè)是中國激光下游應用占比最高的領域，2021 年達到了 62%盹斟，激光加工設備產業(yè) 是激光技術發(fā)展中受益最大的領域。中國是全球最大的激光加工設備市場锻转，根據 Optech Consulting 統計丙猬，2021 年中國激光加工設備市場占全球之比達到 35%，遠 超美國和歐洲费韭。
隨著中國高端產品市場不斷突破以及工業(yè)互聯網逐漸興起茧球，激光加工設備的集成平 臺將在中國工業(yè)領域扮演愈發(fā)重要的角色庭瑰。但同時，我國激光加工設備所需的激光 芯片抢埋、特種光纖弹灭、激光頭、運控系統等核心零部件依然部分依賴進口揪垄，國內整體工 業(yè)體系發(fā)展的基礎薄弱導致國產產品在耐用性穷吮、性能穩(wěn)定性以及大規(guī)模工業(yè)生產水 平上與國際發(fā)達國家還有差距，核心競爭力缺乏也使得產品同質化嚴重福侈，一些領域 的激光企業(yè)陷入了漫長的價格戰(zhàn)酒来，蠶食了企業(yè)利潤空間，對產業(yè)長期發(fā)展較為不利肪凛。此外详鲜，美國在高科技領域對我國的制裁持續(xù)加碼，多家激光企業(yè)曾被美國列入制裁 名單邦霸，也一定程度上考驗著國內供應鏈丹蛀。在新的歷史時期，機遇與挑戰(zhàn)并存幕封，隨著 我國制造業(yè)整體水平提升以及市場逐步出清春陆，我國激光加工設備產業(yè)將具備長期向 好的趨勢，在先進制造領域大有可為铁磕。3. 國產替代加速怠写，全產業(yè)鏈自主可控可期以激光加工設備為產品的視角來看，激光加工產業(yè)鏈的上游主要為光學元器件剖宪，包 括激光二極管（泵浦源主要構成）竟恩、激光晶體（固體激光器增益介質）、有源光纖（光 纖激光器增益介質）雨晃、光纖光柵（用作諧振腔）伸坑、合束器、準直鏡（多用于 CO2激光 器）等躺刷。中游的激光器廠家將各種光學元器件進行組裝制造出激光器念脯，除激光器外， 將激光加工頭和運控系統納入中游范疇弯淘。以人體類比激光加工設備绿店，激光器為激光 加工設備之心，提供能量來源耳胎；運控系統為激光加工設備之腦惯吕，指揮設備的動作；激光加工頭為激光加工設備之手怕午，進行具體的加工操作废登。下游的激光加工設備廠商 將激光器淹魄、激光頭、運控系統以及一些機械和電氣輔助部件進行集成堡距，即制造出了 不同種類的激光加工設備甲锡，這些激光加工設備最終被各個領域的客戶使用以生產出 面向消費者的終端產品。我國的激光加工企業(yè)主要集中在下游設備端羽戒，尤其是通用激光加工設備參與玩家數 量很多缤沦，這是因為以激光切割機和激光打標機為代表的通用激光加工設備技術已經 發(fā)展較為成熟，下游廠商只需進行簡單的系統集成即可產出設備巷况，進入門檻相對較 低赎冶。而在技術壁壘更高的光學元器件、激光器诵捏、運控系統和激光加工頭領域國內參 與廠商則相對較少幌舍。國外激光加工設備產業(yè)經過了較長時間的發(fā)展，整體格局更為 集中罕鞭，產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)份額均集中于少數廠商屋孕。根據國內激光器上市公司披露的數據，直接材料成本占光纖激光器成本之比在 80% 以上驴嚣，占固體激光器成本之比在 70%以上硕纯。創(chuàng)鑫激光主要生產光纖激光器，其在招股說明書中披露了 2016-2019H1 公司 1000W 連續(xù)光纖激光器直接材料成本構成數據黔巨，綜合該時間段數據計算出各部分成本占比握帘。其中光學類原材料占直接材料的比值接近 80%，而泵浦源和有源光纖的成本占比分 別為 47.82%和 14.36%预甲，是光纖激光器主要的材料成本來源株捌。英諾激光主要生產固體激光器，其原材料均為外購蟀架，根據招股說明書中披露的 2018- 2020 年原材料采購情況，綜合測算出固體激光器中光學類原材料占直接材料的比值 超過 50%榆骚，其中泵浦源和晶體的成本占比分別為 22.05%和 15.28%片拍，是固體激光器 主要的材料成本來源。當下妓肢，我國已具備激光器所需的光學材料和元器件自產能力捌省，但一些高端零部件（主要是高功率半導體激光芯片和有源光纖）仍部分依賴進口。目前碉钠，工業(yè)激光器多使用激光二極管進行泵浦纲缓。激光二極管由高功率半導體激光芯 片、熱沉喊废、相關結構件等封裝而成祝高，工作時栗弟，電流注入二級管有源區(qū)，電子受激輻 射產生激光工闺，但由于其產生光束質量差乍赫，所能直接應用的領域受限，因此除少部分 以直接半導體激光器的形式進行應用外尾烛，多數作為工業(yè)激光器（主要是光纖激光器 和固體激光器）泵浦源的組成部分杭恩。激光芯片是激光二極管中的核心發(fā)光元件。激光芯片根據諧振腔制造工藝的不同分 為邊發(fā)射激光芯片 （Edge Emitting Lasers萤考，EEL）和面發(fā)射激光芯片（Vertical CavitySurface Emitting Laser悠拗，VCSEL）兩種。邊發(fā)射激光芯片是在芯片的兩側鍍光學膜形 成諧振腔乒柳，沿平行于襯底表面發(fā)射激光尘是，而面發(fā)射激光芯片是在芯片的上下兩面鍍 光學膜，形成諧振腔汪阱，由于光學諧振腔與襯底垂直搭艺，能夠實現垂直于芯片表面發(fā)射 激光。VCSEL 芯片主要應用于激光雷達瘟甩、傳感啤兆、VR 及生物醫(yī)學等領域，而 EEL 芯 片則主要用于工業(yè)询崇、激光雷達和光通信等領域桶棍。用于工業(yè)領域的 EEL 芯片為高功率半導體激光芯片，按芯片數量又可分為單管芯片 及巴條芯片性宏。單管芯片只有一個發(fā)光單元群井，巴條芯片是由多個發(fā)光單元并成直線排 列的激光芯片，巴條芯片經過鈍化毫胜、鍍膜后书斜，可解理為單個發(fā)光單元的單管芯片。目前單管芯片的輸出功率最高可以達到 30W 以上酵使，武漢銳晶已能夠生產 50W 以上 的單管芯片荐吉。巴條芯片的并形結構使其具有更高的輸出功率，但巴條芯片因此存在 熱密度高口渔，熱應力較大等問題样屠，技術難度更高。單管芯片和巴條芯片分別通過 COS 封裝和表面貼片封裝的方式制出激光二級管缺脉，將激光二級管發(fā)出的光進行光學整形 合束耦合并再次封裝后即可得到半導體激光泵浦源痪欲。
中國作為全球最大的工業(yè)激光應用市場，也是最大的半導體激光泵浦源市場攻礼。目前 全球半導體激光泵浦源市場主要存在兩類市場參與者,一類是為工業(yè)激光器生產企 業(yè)提供高功率半導體激光芯片和泵浦源產品的專業(yè)供應商业踢，包括可以自主生產激光 芯片的企業(yè)長光華芯和武漢銳晶等以及外購激光芯片自主封裝成激光二極管和泵 浦源的炬光科技落怀、星漢激光和凱普林光電等；另一類是既生產工業(yè)激光器又自主生 產半導體激光泵浦源的企業(yè)产掂，如 IPG竖杂、Coherent、銳科激光和創(chuàng)鑫激光等辅及，但 IPG 和 Coherent 已實現泵浦源完全自產雕乃，而銳科和創(chuàng)鑫僅能夠自主進行泵浦源封裝，激光 芯片依然需要外部采購朴蛔。激光芯片在整個激光加工設備中的價值占比雖然很小侯旬，卻 是產業(yè)鏈中容易被“卡脖子”環(huán)節(jié)。根據國內工業(yè)激光器主要上市公司招股說明書 中披露的數據盼靠，各家公司此前均從國外進口一定數量的泵浦源或激光芯片擂冷。近年隨著國內高功率半導體激光芯片企業(yè)的快速發(fā)展，以及泵浦源封裝技術的進步曹略， 國內激光器廠商所用的激光芯片和泵浦源國產化率逐漸提高。以龍頭銳科激光為例文黎， 國內主要的半導體激光芯片企業(yè)長光華芯和武漢銳晶均為銳科激光的關聯方耸峭，我們 根據銳科激光和長光華芯相關公告中披露的數據統計了 2015 年以來銳科激光向長 光華芯和武漢銳晶采購半導體激光泵浦源和激光芯片的金額劳闹，可以看出采購金額逐 年提高洽瞬，且 2020 年之后呈現快速上升的態(tài)勢。銳科激光 2022 年 6 月在深交所平臺 答投資者問時表示目前長光華芯占公司激光芯片產品的采購比例約為 30-40%偏友，據此 可以得知銳科激光向長光華芯和武漢銳晶采購激光芯片產品合計已超過 50%，即公 司自產泵浦源所需的激光芯片已超半數實現國產替代产场。參考長光華芯招股說明書中對我國激光芯片市場規(guī)模的測算方法對我國工業(yè)用高 功率激光芯片的市場規(guī)模進行測算惧梦，該測算中假設半導體激光泵浦源占激光器材料 成本 50%眶侣，我們認為該數值僅考慮了泵浦源在連續(xù)光纖激光器中的占比情況夷著，因此 對其重新進行了計算望星。半導體激光泵浦源占連續(xù)光纖激光器的成本比重較高浸萤，接近 50%，而在脈沖光纖激光器和固體激光器中占比較小柬赐，根據英諾激光和杰普特招股 說明書中披露的數據為 20%左右肛宋，直接半導體激光器未查詢到相關數據悼吱，但其通過 半導體激光泵浦源合束直接輸出激光器后添，故泵浦源價值占比較高遇西，假設為 80%粱檀，氣 體激光器主要使用電泵浦牙饲，假設半導體激光泵浦源價值占比為 0舀鼎。以連續(xù)光纖激光 器/脈沖光纖激光器/固體激光器/直接半導體激光器/氣體激光器占工業(yè)激光器比值 分別為 40%/13%/15%/17%/15%進行近似測算园桑，則半導體激光泵浦源在工業(yè)激光器 中總價值占比為 40%*50%+13%*20%+15%*20%+17%*80%+15%*0=39.2%塔端，近似為 40%媒湖。此外铲醉，2018-2020 光纖激光器市場規(guī)模占比由公開數據得到脆丁，并假設 2021 和 2022 年光纖激光器占工業(yè)激光器的比值維持在 53%槽卫，參考長光華芯招股說明書假設 工業(yè)激光器和泵浦源平均毛利率分別為 30%和 15%歼培，激光芯片占泵浦源成本比值為 10%躲庄。最終計算得出 2022 年中國工業(yè)用半導體激光泵浦源和高功率半導體激光芯片 市場規(guī)模分別為 72.91 億元和 6.2 億元。由于國內較多激光元器件及激光器廠商已掌握半導體激光泵浦源封裝技術，因此高 功率激光芯片的國產化是產業(yè)鏈上游實現自主可控最為關鍵的環(huán)節(jié)倔监。對工業(yè)用高功 率半導體激光芯片整體的國產化情況進行測算蜀梢，國內有能力自主生產工業(yè)用高功率 半導體激光芯片的公司主要有長光華芯邀安、武漢銳晶扬瘸，華光光電诽闲、瑞波光電和度亙激 光等科请。長光華芯在其招股說明書中披露 2020 年高功率半導體激光芯片收入約 0.71 億元，約占當年總收入的 29%适掰，假設長光華芯高功率半導體激光芯片收入占比保持 穩(wěn)定；武漢銳晶與銳科激光的控股股東相同，其生產的激光芯片幾乎均供給銳科并 由銳科進行封裝力细，假設銳晶的高功率半導體激光芯片收入與銳科披露的關聯方交易 金額一致。由于長光華芯和武漢銳晶的快速崛起逝慧，我國的高功率半導體激光芯片國 產化率提升顯著若战。若假設華光光電、瑞波光電和度亙激光等其余企業(yè)在高功率半導 體激光芯片上的市占率為 5-10%脓额，則 2021 年我國的高功率半導體激光芯片國產化 率達到 40%左右古贡。長光華芯于 2022 年上市签党，募資的一部分用于高功率半導體激光 芯片的擴產，度亙激光也于 2022 年完成 PreIPO 融資并進行了大規(guī)模擴產。我們認 為今后工業(yè)高功率半導體激光芯片的國產化率還將進一步提升尖淘，在該關鍵環(huán)節(jié)實現 自主可控。
光纖激光器主要使用有源光纖作為增益介質。光纖是光導纖維的簡稱镇辉，由纖芯和包 層組成，光纖使用的主要的原材料為石英（SiO2），因此其成本較低采璧。未摻雜稀土元 素的光纖被稱為無源光纖，主要用來傳導光，而在纖芯中摻雜稀土元素等激活離子 后窍各，光纖受泵浦源的激勵作用后便可發(fā)出放大的光马昙，這種能夠發(fā)光的摻雜光纖被稱 為有源光纖。根據在纖芯中摻雜稀土元素的不同，能夠制成不同輸出波長的有源光 纖。目前使用的稀土元素有釹(Nd)尾序、鐿(Yb)每币、鉺(Er)拿详、銩(Tm)输僻、鈥(Ho)覆霹、鏑(Dy)涉功、鐠 (Pr)等，主要的摻雜方法為氣相沉積法。2018 年以前跨细，我國國產光纖激光器中所用的光纖，特別是有源光纖大量依賴進口促讶。國內主要的光纖激光器廠商中，銳科激光和杰普特主要向 Nufern 采購光纖剑瞻，創(chuàng)鑫激 光主要向 Nufern 和 nLIGHT 采購光纖。根據各激光器公司招股說明書中披露的數據 對有源光纖進口比例進行測算可知春贸，2015-2018 年間國內激光器廠商的有源光纖進 口比例均在 80%以上逸嘀。2018 年后，光纖國產化進程加速崭倘。銳科激光于 2017 年收購武漢睿芯開始自主進行 工業(yè)激光器用光纖的研制與生產翼岁，睿芯 2017 年開始進行量產并向銳科供貨，根據銳 科激光歷年年報中披露的數據司光，睿芯營收逐年增長榆俺，且 2021 年以來產能擴張明顯尾疟。銳科激光2022年4月在深交所平臺答投資者問時表示公司生產所用的特種光纖70% 來自于睿芯的自供精肃。此外創(chuàng)鑫激光 2018 年底起開始導入國產光纖，并且與長飛光 纖建立了戰(zhàn)略合作關系，2019 上半年長飛光纖已成為公司第一大供應商泥觉。據《2022 中國激光產業(yè)發(fā)展報告》修肠，2022 年我國激光器用特種光纖市場規(guī)模將達到 14.9 億， 2021 年武漢睿芯和長飛光纖在我國激光器用特種光纖中的市占率分別為 26.8%和 14.2%劳诽。根據以上數據可霎，預計 2021 年我國激光器用特種光纖國產化率已在 50%以 上蠢熄。
除激光芯片和有源光纖外缨拇，激光加工設備產業(yè)鏈上游的光學材料和元器件已基本實 現國產替代。比如在固體激光器所用的激光晶體和非線性光學晶體方面优学，我國的福 晶科技始終保持國際領先地位唐断，核心晶體產品被國際業(yè)界譽為“中國牌”晶體，其 中非線性光學晶體 LBO艾烫、BBO 全球市場占有率第一，被國內外知名激光器公司廣 泛使用律馏。福晶科技的產品還包括各種精密光學器件和激光器件情组，幾乎實現了上游光 學部分除半導體激光泵浦源和光纖以外的全覆蓋官套。此外激靡，炬光科技、騰景科技等光 學元器件廠商也能夠提供大部分的激光器件精耐，頭部激光器廠商如銳科激光雄防、創(chuàng)鑫激 光均實現了部分激光器件自制石挂。激光器的基本結構為泵浦源博助、增益介質和諧振腔，不同種類的激光器結構略有不同痹愚， 但原理均為泵浦源激勵增益介質產生光富岳，并通過諧振腔對光進行調整后輸出激光。工業(yè)激光器按照增益介質拯腮、工作方式窖式、輸出功率、輸出波長等的不同动壤，可以分為不 同種類萝喘。激光器按增益介質的不同可分為氣體激光器、半導體激光器琼懊、光纖激光器和固體激 光器阁簸。根據長光華芯招股說明書，2009 年的光纖激光器在全球工業(yè)激光器市場中的占比僅為 14%掩纺。在以 IPG 為代表的光纖激光器廠商的持續(xù)優(yōu)化及推廣下蜗原，光纖激光 器以其輸出激光光束質量好、能量密度高峦铲、電光效率高嗤锯、使用方便、可加工材料范 圍廣筑轻、綜合運行成本低等諸多優(yōu)勢快速搶占工業(yè)激光器市場钉栈。據 Optech Consulting， 10 年間光纖激光器在工業(yè)激光器中的占比由 15%增長到 50%以上具雹。光纖激光器因 其高功率的特點主要被應用于宏觀加工滥庭，而固體激光器憑借其短波長（紫外、深紫 外）衔系、短脈寬（皮秒胞讯、納秒）、高峰值功率的特點被主要應用于薄性砾褂、脆性等金屬和 非金屬材料的精密微加工領域炸涝。
激光器按輸出波長的不同可分為紅外激光器昼浦、紫外激光器和可見光激光器。不同結 構的物質可吸收的光波長范圍不同筒主，因此需要各波長的激光器應用于不同材料的加 工关噪，比如用典型的光纖激光器（輸出波長為 1064nm 的近紅外光）加工高反材料時， 吸收率極低乌妙，常溫下紫銅對 1064nm 激光的吸收率只有不到 5%使兔，如此低的吸收率使 得一般的光纖激光器很難用于加工紫銅、鋁合金等高反材料藤韵。對于高反材料的加工 需要使用短波長激光器虐沥，如可見光范圍里的綠光/藍光激光器。而對于一些非金屬玻 璃泽艘、塑料和 PCB 板等材料的加工置蜀，就需要用更短波長的紫外激光器。激光器按輸出頻率的不同可分為連續(xù)激光器悉盆、準連續(xù)激光器和脈沖激光器盯荤。脈沖激 光器又可按每段脈沖時間的長短分為微秒激光器、納秒激光器焕盟、皮秒激光器和飛秒 激光器秋秤，其中皮秒激光器和飛秒激光器通常被稱為超快激光器或超短脈沖激光器。連續(xù)激光器的工作特點是激光輸出可以在一段較長的時間范圍內以連續(xù)方式持續(xù) 進行铣飘，大部分光纖激光器和以連續(xù)電激勵方式工作的氣體激光器及半導體激光器均 屬于此類纷辈，連續(xù)激光器工作穩(wěn)定、熱效應高卤酬，適合于金屬材料的連續(xù)高速切割膛躁、焊 接，以及表面熱處理枕娱、激光熔覆赢虚、激光快速成形等宏觀加工；準連續(xù)激光器一般是 在連續(xù)激光器的電路上加載一個調制電路來控制激光的開關叶素，從而產生毫秒量級的 脈沖舰秀，因此其輸出的峰值功率就是連續(xù)狀態(tài)的峰值功率，多用于鉆孔屹请；脈沖激光器 的主要特點是峰值功率高枚鸭、熱效應少、可控性好癣臭、光束精細發(fā)散小饵较，適合于打標、 鉆孔遭赂、硅片及玻璃劃片循诉、精密加工等領域横辆。對于不同脈寬的脈沖激光器而言，脈沖 時間越短打洼，單一脈沖能量越高，加工速度越快逆粹；波長越短募疮，作用半徑越小，加工精 度可以越高僻弹。超快激光器產生的超短脈沖與材料相互作用時間極短阿浓，通過將能量極 快地注入很小的作用區(qū)域，避免了能量的轉移蹋绽、轉化以及熱能的存在和熱擴散造成 的影響芭毙，從根本上改變了激光與物質相互作用機制，又被稱為“冷加工”卸耘。從光纖激光器出發(fā)分析工業(yè)激光器的市場規(guī)模魁跷。2014 年以來，全球光纖激光器市場 規(guī)模從 9.6 億美元增長到 32.8 億美元笙铸，CAGR 達到 19.2%洗念；中國光纖激光器市場規(guī) 模從 28.6 億元增長到 124.8 億元，CAGR 達到 23.4%奖踏，高于全球市場增速提蕴，目前中 國光纖激光器市場規(guī)模占全球之比已達到約 60%。按照光纖激光器占工業(yè)激光器之 比約 53%進行測算橱泻，則 2021 年全球工業(yè)激光器市場規(guī)模約 62 億美元灼镣，中國工業(yè)激 光器市場規(guī)模約 235 億元。中國光纖激光器的市場集中度較高抢坯，2018-2021 年 CR3 維持在 70%以上丐浑，且市場份 額前三名均為 IPG，銳科激光和創(chuàng)鑫激光豫鲁。隨著國內光纖激光器廠商的崛起丽优，IPG 在 中國市場的市占率逐年萎縮，2021 年已基本和銳科激光持平腾蔼。根據觀研報告網數據手趣，到 2019 年，我國 100W 以下的低功率激光器已基本完全實現 國產替代肥荔，100W 以上的中高功率激光器國產化率也達到 60%左右绿渣。具體到光纖激 光器上，2021 年 6kW 以下國產光纖激光器出貨比例達到 90%左右燕耿，6kW 以上國產 光纖激光器出貨比例達到 50%左右中符。整體來看姜胖，我國工業(yè)激光器的國產化比例逐年 提高。公開數據顯示淀散，國產工業(yè)激光器的價格約為進口的 70%-80%右莱，具有明顯的價 格優(yōu)勢，今后的國產替代將聚焦于高功率激光器領域档插。
除光纖激光器外慢蜓，近年超快激光器成為激光器市場中受關注較多的一個細分領域。這是因為如今各個行業(yè)的產品都向更小的體積郭膛，更強大的功能方向發(fā)展晨抡，帶動了生 產工藝精細化和微納化。超快激光器具有超短脈沖寬度和超高峰值功率密度盏酵，可提 供可靠慷抛、高質量的精密“冷加工”，這種“冷加工”無沖擊蚊霞，熱量幾乎不會傳遞到材 料中睹协，可以減少熔化區(qū)和熱影響區(qū)，微裂紋較少姆盲，能夠實現對敏感材料的一致弦捶、受 控加工。超快激光的工業(yè)應用始于 2003 年二场，至今不到 20 年党砸，此前市場參與者主要是以 TRUMPF、Coherent缤棍、Spectra-Physics 等為代表的國外企業(yè)莉狠。2012 年前后我國開啟超 快激光的產業(yè)化推進，涌現出了國神光電（銳科激光子公司）衅快、貝林激光（德龍激光 子公司）堪俩、英諾激光、華日激光般甲、安揚激光肋乍、奧創(chuàng)光子等國產品牌。從德龍激光招股 說明書中統計的國內外超快激光器性能數據來看敷存，國產超快激光器與國外的差距正 在縮小墓造，但在一些關鍵指標，比如最大輸出功率上仍落后于國外锚烦。此外觅闽，高功率的 國產超快激光器多為近期研發(fā)成功，尚未得到充分市場驗證，與國外產品相比仍不 成熟蛉拙。比如尸闸，國外企業(yè)的設備運轉 2 萬小時無需維保，而國內企業(yè)的設備可持續(xù)運 轉能力較差孕锄，中間需要快速響應的售后維保服務來補齊和縮小差距吮廉。我國超快激光器出貨量從 2015 年的 40 臺快速增加到 2021 年的 2400 臺，2020 年中 國超快激光器市場規(guī)模約為 27.4 億元畸肆，在全球市場占比約為 24%宦芦，遠小于光纖激光 器 60%的占比，表明超快激光器在我國應用得相對較少察贵。此外慢况，超快激光器市場規(guī) 模的增速遠小于出貨量的增速孤咏，這是因為我國超快激光器下游應用市場尚未完全打 開旋喊，但國內外參與廠商數量較多，競爭激烈山刨，使得超快激光器價格逐年下降哲陷。根據 中國科學院武漢文獻情報中心數據統計，2015-2020 年随港，超快激光器的平均價格從 2015 年的 725 萬元/臺下降至 2020 年的 129 萬元/臺墙议，5 年間降價幅度超過 80%。根據 Photonics Views 數據溃登，目前超快激光器在我國主要還是被應用在非金屬材料切 割方面久挖，而在 OLED/半導體等市場較為廣闊的領域應用極少，體現出我國超快激光 加工技術整體水平還不高犬捧。從出貨量來看歹对，2021 年國產激光器在中國的銷量占比已 達 55%，但進口激光器卻以 45%的銷量瓜分了 70%的銷售收入强重，這主要是因為國產 超快激光器主要為 50W 以內的低功率產品绞呈，單機價格較低，而進口的超快激光器多為單機價格高的高功率產品间景。具體到公司的市占率佃声。從銷售量口徑進行統計，根據銳科激光 2021 年報倘要，2021 年 國神光電銷售皮/飛秒超快激光器約 600 臺圾亏，占當年中國超快激光器銷量的 25%，市 場占有率國內第一封拧；德龍激光在招股說明書中披露其 2020 年超快激光器出貨量為 235 臺召嘶，當年市占率約 11.19%；英諾激光在招股說明書中披露其 2020 年超快激光 器銷量為 40 臺，當年市占率約 1.9%弄跌。此外甲喝，華日激光已建成國內規(guī)模最大的超快 激光器生產線，月產能可達 200 臺铛只，并向高功率超快激光器領域進軍贵本，有望加速高 功率超快激光器的國產替代進程。運控系統約占激光加工設備價值的 5%尸校，雖占比較小穴愕，但卻極為重要。運動控制系統 由硬件和軟件兩部分集成替程，硬件即工業(yè)控制板卡渗蜀，包括主控單元、信號處理等部分撕陈， 軟件是控制算法历喊。硬件部分一般從市場上采購各類通用元器件，然后組裝加工得到生凯；基于硬件的架構法竭，將軟件算法集成其中，形成最終的運動控制器啥葡。硬件的質量蚣殴、結 構，算法的優(yōu)劣政模，共同決定了運動控制系統的精度岗宣、效率。激光切割設備的通用性較強淋样，且下游設備廠商眾多耗式，對運控系統的需求量較大，因 此專業(yè)的激光運控系統廠商主要產品多為激光切割運控系統习蓬，而對于激光焊接纽什、激 光清洗、行業(yè)專機等定制化較強的設備躲叼，下游設備廠商多自行開發(fā)運控系統芦缰。以激光切割運控系統為例，運控系統涉及的關鍵技術包括計算機輔助設計技術 （CAD）枫慷、計算機輔助制造技術（CAM）让蕾、數字控制技術（NC）、傳感器技術或听、電路 板等硬件設計技術探孝。每項技術實現的基礎功能如下：1）CAD 技術：通過計算機建乃裥觯或從圖紙讀取數字模型，進行圖形識別迈堂、編輯和優(yōu) 化處理列啃，生成零件并將零件通過計算機輔助在板材或型材上進行排版，并輸出待加 工模型耀佣。（通過 CAD 了解用戶“我要切什么”）屉馋。2）CAM 技術：在加工模型的基礎上，根據激光切割相關的工藝要求钳雄，通過計算機 輔助生成所需的刀路軌跡以及光路伶段、氣路、焦點等控制參數和自動化加工模型匀枪，并 生成可被數控系統(NC)執(zhí)行的指令汞坚。（通過 CAM 了解用戶“我要怎么切”）。3）NC 技術：NC 技術可以實現根據生成的機床代碼指令執(zhí)行具體加工工序的功能凿栅， 具體涉及加工過程中的運動控制梦立、加工控制、切割頭和激光器等外部設備控制等权浸。（通過 NC 最終把用戶想要的產品切出來）旬渤。4）傳感器技術：通過傳感器技術實現切割過程中溫度吏口、濕度奄容、壓力、光電产徊、視覺昂勒、 氣壓、激光加工頭與被切割板材之間的間距等因素的控制舟铜，從而優(yōu)化激光加工效率戈盈， 提高智能化水平。5）硬件設計技術：通過嵌入式軟件及硬件電路設計技術谆刨，針對激光行業(yè)特殊需求塘娶， 定制開發(fā)相應硬件產品，合理的硬件設計和專業(yè)的檢測手段可以起到提高切割穩(wěn)定 性及抗干擾能力的作用痊夭。激光切割運控系統的技術壁壘和客戶粘性均較高刁岸，因此市場份額較為集中。中低功 率激光切割運控系統方面國產廠商柏楚電子她我、維宏股份和奧森迪科合計占到了 90% 的市場份額虹曙，其中柏楚電子占比達 60%。高功率激光切割運控系統此前主要被以德 國 PA番舆、Beckhoff 和 SIEMENS 為代表的國外廠商占據露您，國內僅柏楚電子一家實現高 功率系統的量產，隨著柏楚電子在高功率系統上的持續(xù)耕耘，其在高功率激光切割 運控系統上的市占率已從 2018 年的 10%左右提高到了 2021 年的 22%烙欧。
根據柏楚電子招股說明書對激光切割系統的預期單價以及近年的激光切割機銷量 對激光切割運控市場規(guī)模進行測算很洽，2022 年中國激光切割運控系統市場規(guī)模超過 16億元，若粗略假設激光切割運控系統占所有激光加工運控系統的比例與激光切割設 備占激光加工設備的比例一致（約 40%）耙侵，則 2022 年整個激光加工運控系統市場規(guī) 模約 40 億元漏碰。從運控系統涉及的原材料來看，除 FPGA 芯片和 ARM 芯片外蚜冀，基本已實現了國產 替代肯铣。根據柏楚電子招股說明書，其使用的 FPGA 芯片主要通過代理商向美國 Altera 公司采購逞扰，ARM 芯片主要通過代理商向瑞士 ST 公司采購诉鸯，采購金額約占 總采購金額的 10%左右。FPGA 和 ARM 芯片的全球市場份額集中于少數國外廠商 之手唾浙，國內替代品的性能尚有差距躬挺，因此運控系統的完全自主可控依然有賴于國內 芯片制造水平的進一步提升。激光加工頭是將激光光束引入工作臺的關鍵部件蛮放。在激光加工過程中缩抡，激光加工頭 將激光器生成的發(fā)散光聚焦到材料表面，高能量密度的光束與材料發(fā)生相互作用包颁， 從而完成對材料的加工瞻想。根據用途的不同，激光加工頭可分為激光切割頭娩嚼、激光打 標頭蘑险、激光焊接頭和激光熔覆頭等。激光切割設備通用性較強岳悟，其對應的激光切割 頭的需求量大佃迄，構造相對簡單。典型的光纖激光切割頭的組成部分主要包括光纖連 接塊贵少、準直組件呵俏、聚焦組件、保護鏡盒滔灶、傳感器及控制盒普碎、割嘴等。激光焊接頭的構造則更為復雜费犯，除了與激光切割頭中相似的組件外浸弦，還需要光斑擺 動控制、焊縫跟蹤绷冈、光斑整形弹噩、實時影像分析每竿，并配備了通信接口，是一個融合了 光學国赫、機械塞俗、傳感、影像勉窟、控制皱埋、通信、態(tài)勢感知和算法等多種功能集于一體的糊批、 具備前端智慧的子系統拧移。激光加工頭是激光加工設備的標配，設備出廠時均為一機配一頭叛赚，且在激光加工設 備的生命周期內約需要更換 1 到 2 次澡绩。若粗略假設每年激光切割頭的需求量約為當 年激光切割設備的銷量（增量市場）+30%前一年銷量（存量更換市場），則 2022 年 中國激光切割頭的需求量超過 10 萬套俺附。進一步假設中低功率激光切割頭的平均價 格為 1 萬元肥卡，高功率激光切割頭的平均價格為 6 萬元，則 2022 年中國激光切割頭 的市場空間約 27 億元事镣〔郊《2022 中國激光產業(yè)發(fā)展報告》中預計 2022 年激光切割頭 市場規(guī)模約為 12.6 億元，我們認為該數字較低是因為僅按激光切割頭的市場銷售口 徑進行了統計璃哟，而未將設備廠家自制的激光切割頭價值考慮在內氛琢。
從競爭格局來看，激光切割頭的主要廠商有德國 Precitec沮稚、德國 LT艺沼、深圳萬順興册舞、 上海嘉強和柏楚電子等蕴掏。根據柏楚電子公告，國產激光切割頭主要應用于 6kW 以 下的設備调鲸，國產化率已達到 80%盛杰，6kW 以上的激光切割頭幾乎被德國 Precitec 壟 斷，國產化率不足 10%称痊，德國 LT 則幾乎壟斷了三維五軸激光切割頭贼欧。柏楚電子于 2019 年收購波刺自動化打入智能切割頭領域，憑借其自身在控制系統方面的技術積累以及人才優(yōu)勢缸日，迅速在該領域站穩(wěn)腳跟勤友，2021 年出貨 2000 套左右，公司在 2022 年上半年完成定增進行智能切割頭擴產绝话，設計產能 14800 套李联，是在高端切割頭領域 最有望實現國產替代的廠商页本。對于結構更為復雜，定制化程度更高的激光加工頭（如激光焊接頭和激光熔覆頭） 來說睬够，整體市場較為分散壮才。專業(yè)激光加工頭廠商如德國 Precitec、德國 LT枯瞒、深圳萬 順興和上海嘉強等公司均有激光焊接頭和激光熔覆頭產品口箭，而由于高端激光加工頭 價值量較高（如聯贏激光 2019 年從國外進口的激光焊接頭平均價格超過 18 萬元）， 實力較強的激光加工設備龍頭廠商也傾向于自主研發(fā)激光加工頭吻育，如德國 TRUMPF念秧、 大族激光、聯贏激光等均自主生產激光加工頭并集成到其生產的各類激光加工設備 上布疼。整體來看出爹，我國高端激光加工頭依然部分依賴進口，但技術差距已逐漸縮小缎除。設備商將激光器严就、運控系統、激光加工頭器罐、冷卻系統梢为、機械件以及電源等零部件進 行集成，即可生產出激光加工設備轰坊。根據 Optech Consulting 數據铸董，2021 年全球激光加工設備市場規(guī)模達到 213 億美元， 2011-2021 間 10 年 CAGR 為 7.7%肴沫，2016-2021 間 5 年 CAGR 為 10.8%粟害。中國是激光 加工設備最大的應用市場，根據《2022 中國激光產業(yè)發(fā)展報告》明因，2021 年中國激光 設備市場規(guī)模達到 821 億元（包含工業(yè)脏貌、信息、商業(yè)扭皿、醫(yī)學和科研領域的激光設備）站绑， 2011-2021 間 10 年 CAGR 達到 21.5%，2016-2021 間 5 年 CAGR 達到 16.4%澄锉，遠高 于全球市場增速季佣。按照 2021 年中國激光設備中工業(yè)占比 62%計算，2021 年中國激 光加工設備市場規(guī)模約為 509 億元驮屑，占全球之比接近 40%溪茶。根據機電之家數據， 2002 年中國激光加工設備市場規(guī)模占全球之比不足 4%论稠，20 年間占比提高 10 倍徊极。從激光加工設備產量來看氯鲫，2021 年中國激光加工設備產量達到 20.19 萬臺，2016- 2021 間 5 年 CAGR 達到 29.3%坞角，增速遠高于市場規(guī)模倾祈，這主要是由于激光器價格的 下降帶動設備價格不斷降低所致。激光加工設備產量最高的是激光切割設備晴叨、激光 焊接設備和激光打標設備凿宾，三者合計占比達到 80.6%。
從終端應用規(guī)模來看兼蕊，占比較多的同樣為激光打標設備初厚、激光切割設備和激光焊接 設備。早年間受限于激光器功率孙技，激光打標設備占據了主要市場份額产禾，但隨著激光 技術的發(fā)展，激光打標設備的占比從 2002 年的 49%萎縮到了 2021 年的 13%牵啦，激 光切割設備的占比從 2002 年的 23%增長到了 2021 年的 40%亚情，成為激光加工設備 最大的終端應用領域弟翘。按照各公司 2021 年激光加工設備銷售收入與當年激光加工設備市場規(guī)模計算各公 司在激光加工設備市場中的份額捷妥。其中 2021 中國激光加工設備市場規(guī)模取 509 億 元，大族激光等上市公司市場份額以其 2021 年報中披露的激光加工設備銷售收入 為依據视粮，宏石激光等非上市公司主營業(yè)務為激光切割設備裳瘪，市場份額以《2022 激光 產業(yè)發(fā)展報告》中的中國激光切割設備銷售收入與各公司占切割設備市場之比的乘 積為依據土浸。從計算結果看，我國激光加工設備的整體市場格局相對分散熟央。大族激光 作為老牌激光加工設備企業(yè)交豪，在通用激光加工設備以及鋰電、光伏冗宠、消費電子等行 業(yè)的專用激光加工設備領域廣泛布局善占，在激光加工設備市場份額一家獨大，占到 21.9%苟可，其他企業(yè)的市場份額均較低按翅，CR3 為 31.6%，CR10 為 51.3%想阎。這主要系激 光切割設備和激光打標設備通用性較強，下游設備集成商門檻較低唧整，本土中小企業(yè) 眾多所致瓤梦。中國依靠工程師紅利，在設備集成方面具有顯著優(yōu)勢啊沟，當前中國的激光 加工設備市場幾乎完全由國產設備占據辙使，全球最大的激光加工設備廠商 TRUMPF 公 司 2021 年在中國激光加工設備市場份額僅為 3.1%（該份額依據 TRUMPF 最新在華 銷售收入及激光設備收入占其銷售收入之比計算出）作瞄。在一些新興的行業(yè)專機領域， 動力電池激光加工設備廠商聯贏激光和海目星以及光伏激光加工設備廠商帝爾激 光的技術水平均處于全球領先地位危纫，其中帝爾激光在 PERC 光伏激光加工設備領域 幾乎壟斷了全球市場宗挥。下游設備分散的市場格局帶來了激烈的市場競爭。激光制造網數據顯示种蝶，目前一臺 3kW 的國產激光切割設備價格已下探到 20 萬元以內契耿，而同等功率的歐洲設備報價 在百萬元以上。在設備端已經完成國產替代的背景下螃征，中國的激光加工設備未來還 需走出國門搪桂，更多地參與到國際競爭中去。但同時盯滚，雖然我國的激光加工機床從 2019 年開始由貿易逆差轉為貿易順差踢械，但出口設備的平均單價遠低于進口設備，表明我 國處于出口低端產品進口高端產品的情況魄藕，產品的國際競爭力需要提升内列。3.5. 垂直整合是國際激光巨頭普遍選擇的進階之路從國外激光產業(yè)的發(fā)展歷程來看，在激光產業(yè)剛剛起步之時背率，呈現出較為明顯的國 際化分工的態(tài)勢德绿，即各廠商往往聚焦于產業(yè)鏈中的某一環(huán)節(jié)。而隨著產業(yè)的發(fā)展闸声， 產業(yè)鏈由分散開始走向垂直整合彻盐。激光廠商采用垂直整合戰(zhàn)略的原因有二：一是降 低生產成本，這主要通過向上游材料領域延申贿叉，擺脫供應商依賴來實現晕忙；二是拓展 新市場，這主要通過向中下游部件及設備領域延申净纬，完善產品矩陣來實現膛画。而垂直 整合的手段則主要包括了自主研發(fā)以及兼并收購，隨著激光相關產品的個性化以及 技術壁壘的逐步提高打洋，并購作為能夠快速進入新領域的手段受到了激光廠商的青睞癞亩。2010 年以來，主要激光巨頭的兼并收購呈現出愈演愈烈的態(tài)勢剥跃，不僅大公司并購小 公司的案例層出不窮绪痘，大公司和大公司之間的合并也時有發(fā)生，比如 2022 年上半年 II-VI 公司完成對 Coherent 公司的并購就是最典型的案例笙寻。選取激光加工設備產業(yè)鏈上游代表性企業(yè) II-VI钱雷，中游代表性企業(yè) IPG 以及下游代 表性企業(yè) TRUMPF，分析他們在激光業(yè)務上垂直整合的歷史吹零≌挚梗可以看到三家公司雖 然在創(chuàng)立之初分別專注于產業(yè)鏈的上游拉庵、中游和下游，但經過數十年的發(fā)展套蒂，通過 自主研發(fā)以及兼并收購钞支，均基本打通了材料元器件——激光器——激光加工設備這 一整條激光加工產業(yè)鏈。國際激光巨頭通過打通激光產業(yè)鏈操刀，大大加強了自身的技術實力以及產品質量烁挟，同 時也擁有了對終端需求快速響應的能力，因此這些巨頭公司在國際競爭中始終保持 著優(yōu)勢馍刮。雖然國內激光企業(yè)的崛起分走了一部分這些激光巨頭在中國的市場份額信夫， 但高端產品上國產替代仍顯乏力，這使得進口產品能夠以相對較低的市場份額賺取 大部分的利潤卡啰。國內激光企業(yè)若要實現突破静稻，需要進一步加強產業(yè)協作，持續(xù)深化 產業(yè)鏈布局匕冠，構建差異化壁壘胚僧，打入高端藍海市場，避免在紅海市場做無謂的同質 化競爭逾族，而在這個過程中擁有資金及技術優(yōu)勢的龍頭企業(yè)有望脫穎而出渡厦。無論從短期床斜，中期還是長期的視角來看审鸿，激光加工設備都有廣闊的應用前景與市場 空間，具有較高的成長性好侈。4.1. 短期視角：激光切割堆土筑基超茎，鋰電光伏添磚加瓦短期來看标霎，激光切割設備仍將是激光加工設備市場的第一大組成部分，而鋰電池和 光伏的持續(xù)擴產將為激光加工設備帶來可觀的增量市場椎崎。4.1.1. 激光切割設備仍為市場主力軍铡说，替代市場和迭代市場助力規(guī)模穩(wěn)中有升從宏觀加工視角來看，工業(yè)中主要的切割設備包括激光切割機缰犁、火焰切割機淳地、等離 子切割機、水射流切割機民鼓、線切割機以及剪切機床等薇芝。隨著工業(yè)的發(fā)展，對切割的 質量丰嘉、精度和效率要求不斷提高夯到，在所有的切割方式中，激光切割的綜合優(yōu)勢最為 明顯饮亏。以往制約激光切割機在下游應用的主要障礙是其價格過于高昂耍贾，但是近幾年 國產激光器的價格持續(xù)下降帶動激光切割機價格降低后，激光切割機成為了越來越 多廠商的選擇路幸。激光切割機可以部分替代金屬成形機床中的沖床和剪切機床荐开，我國 激光切割機銷量與金屬成形機床的產量之比從 2013 年的 0.76%快速提升到 37.5%， 充分反映出激光切割機在下游快速滲透的態(tài)勢简肴。
激光切割機的市場可分為替代市場和迭代市場晃听。替代市場主要為激光切割機對傳統 切割設備的替代，而迭代市場主要為市場存量激光切割機的更新換代尚羽。從替代市場來看呛米，激光切割的替代對象為傳統的數控切割機床（手工切割設備如手 工火焰/等離子切割無法替代，不在考慮范圍）拌驻。其中線切割的高精度使其有其特定 的應用場景洒已，激光切割難以替代；剪切機床/沖床大多用于加工薄板（<3mm）牲晤，少量 用于加工中板（3-20mm）受贫，可用于加工薄板和中板的中低功率的激光切割機在市場 中已穩(wěn)定發(fā)展多年，可以認為基本完成滲透碍逐。進一步考慮到水射流切割機由于切割 速度慢且存在水污染浴蝉，在工業(yè)中已應用得較少，2017 年以來我國每年進口水射流切 割機僅 30-80 臺薪丐，我們認為激光切割當前主要的替代對象為在厚板（>20mm）切割 領域替代數控火焰/等離子切割機冗腐。《現代焊接》雜志曾在 2013 年報導了國外對幾種 不同切割方式經濟性的測算情況丛君，結果表明光纖激光切割機的運行成本遠低于其他 切割方式短酵，且當前 2kW 光纖激光切割機的價格從報導時的 40 萬美元降到了如今的 20 萬人民幣以內，已與數控火焰/等離子切割機的一次投入相差不大修噪〔榭猓《金屬加工：熱加工》雜志也曾在 2018 年報導了我國研究人員對不同切割方式成本的對比，測算 中綜合考慮了時間成本黄琼、電力成本樊销、氣體成本、配件成本和材料損耗成本脏款，結果表 明火焰切割围苫、等離子切割、激光切割的成本分別約為每米 2.5 元、3.2 元和 1.7 元剂府， 激光切割明顯更優(yōu)拧揽。近年光纖激光切割機的功率大幅提高，如今已有 40kW 商業(yè)化產品問世腺占，最高切割 厚度可達 200mm淤袜，對 40mm 的厚板切割速度可達 2300mm/min，而且激光切割機幾 乎不存在環(huán)境污染衰伯，符合綠色制造的理念蜻赃。基于以上原因善王，我們認為今后激光切割 機對數控火焰/等離子切割機的存量市場替代力度將越來越大钥币。根據《2022 中國激光產業(yè)發(fā)展報告》，2021 年我國激光切割設備市場規(guī)模達 280.1 億元带蔬，預計 2022 年將達到 300 億元嘁老。近年激光切割設備價格的大幅下降使得 2018 年以來激光切割設備的市場規(guī)模增速趨緩。由于目前激光器的降價空間已比較小悦阿， 且激光切割設備的替代市場和迭代市場依然巨大柄露，我們認為通用激光切割設備短期 內仍是激光加工設備中的第一大市場，市場規(guī)模保持穩(wěn)健增長的趨勢丝板。4.1.2. 鋰電光伏擴產趨勢仍存窒汤，行業(yè)專用激光加工設備貢獻重要增量鋰電池加工過程中使用到的激光加工技術如下：前道環(huán)節(jié)：正負極的激光極耳切割成型、激光極片切割吓篙、激光極片分條杉硅，以及 隔膜的激光切割。? 中道環(huán)節(jié)：極片/極耳激光清洗深怕，殼體杏死、頂蓋、密封釘捆交、極耳等的激光焊接淑翼。后道環(huán)節(jié)：電池 PACK 模組時的連接片激光焊接，電池激光打標品追。激光加工所特有的無耗材玄括、無毛刺粉塵、柔性自動化集成肉瓦、生產效率高遭京、工藝穩(wěn)定 性好等優(yōu)點使其在鋰電池生產中難以被其他加工方式替代。
對鋰電領域激光加工設備市場規(guī)模進行測算泞莉。中國化學與物理電源行業(yè)協會動力電 池應用分會與電池中國網（CBEA）最新發(fā)布的《全球鋰電產業(yè)供需白皮書》顯示哪雕， 2022 年全球動力+儲能鋰電池需求量達到 570GWh船殉，2025 年需求量將達 1606GWh， 3 年內新增需求量達到 1036GWh斯嚎。假設整體產能利用率為 50%-70%利虫，則未來 3 年需新增產能 1480-2072GWh；根據高工鋰電數據悬占，假設單 GWh 設備投資額約為 1.8 億脂槽，則未來 3 年的全球動 力+儲能鋰電池設備投資額將達到 2664-3728 億元拜岂；聯贏激光在招股說明書中披露激光焊接設備占鋰電設備投資額的 5%-15%邓秕，考 慮到激光切割/打標/清洗在鋰電制造中均有應用，粗略假設激光加工設備占設備 投資的比例為 20%庵偏，則未來 3 年的全球動力+儲能鋰電池激光設備的投資額將達 到 533-746 億元轻江；按近年中國鋰電池市場規(guī)模大約占全球 60%計算，則未來 3 年中國動力+儲能 鋰電池激光加工設備的投資額將達到 320-448 億元母掀，平均一年 107-150 億元挤帕。激光加工技術在各種光伏電池技術路線中均有應用。根據光伏激光設備龍頭帝爾激光的相關公告及投資者調研紀要焰哮，激光加工技術在各種光伏電池中的主要應用如下：PERC：SE 激光磷摻雜和激光消融已成為 PERC 電池工藝標配設備贤泥；TOPCon：SE 激光一次硼摻雜技術正在 5-6 家客戶處驗證，穩(wěn)定在 0.2%-0.3% 效率提升仆加，預計 2022 年底前會實現量產訂單练缴；HJT：LIA 激光修復技術已取得客戶量產訂單，激光轉印技術在 2022 年三季度 取得客戶訂單唁奢；IBC：激光開槽技術已經取得近 40GW 訂單霎挟；鈣鈦礦：P1-P4 的四道激光加工技術已有技術積累。激光轉印的柵線更細麻掸，因此漿料節(jié)省更多酥夭，低溫銀漿也同樣適用，激光轉印為非接 觸式印刷脊奋，可以避免擠壓式印刷存在的隱裂熬北、破片、污染诚隙、劃傷等問題讶隐，因此激光 轉印技術在 PERC、TOPCon最楷、HJT整份、IBC 等電池工藝上都可以應用。根據國際能源署消息籽孙，2021 年底全球光伏裝機量達到 942GW烈评；另據國家能源局消 息火俄，2021 年底我國光伏裝機量達到 306GW。按照 CPIA《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖 （2021 年版）》中對未來全球新增光伏裝機量及中國新增光伏裝機量的中性假設该捎， 2025 年全球光伏裝機量將達到 1976GW娇歹，中國光伏裝機量將達到 670GW。對光伏領域激光加工設備市場規(guī)模進行測算枝扭。根據 CPIA 對全球光伏新增裝機量的 中性假設劣屑， 2025 年全球各類光伏電池新增裝機量將達到 299GW，其中 PERC孵钱、 TOPCon涮凡、HJT、IBC 電池的占比分別為 60%昏滔，20%肤侍，15.5%和 2.5%，對應裝機量分 別為 179GW挫肆、60GW弄业、46GW 和 8GW。新電池產線的產能爬坡需要一個過程料离，假設 PERC辈净、TOPCon、HJT 和 IBC 電池 2025 年的整體產能利用率分別為 70%袁串、40%概而、 35%和 30%，則未來 3 年 PERC般婆、TOPCon到腥、HJT 和 IBC 分別新增產能 8GW、160GW蔚袍、 164GW 和 27GW乡范。進一步根據各種激光加工設備在不同電池技術路線中的價值量以 及技術滲透率假設，測算出未來 3 年新增的光伏激光加工設備投資額可達 119.8 億 元啤咽，平均每年約 40 億元晋辆。4.2. 中期視角：激光焊接薪火相傳，激光清洗整裝待發(fā)中期來看宇整，工業(yè)焊接市場和工業(yè)清洗市場龐大瓶佳，而激光焊接和激光清洗在下游的滲 透率仍然較低，有望接棒激光切割設備成為激光加工設備市場的主要增長極鳞青。4.2.1. 激光焊接技術趨于成熟霸饲，全能“工業(yè)裁縫”放量在望焊接素有“工業(yè)裁縫”之稱，是工業(yè)生產中非常重要的加工手段键先。公開資料顯示置芋，全世界年產量 45%的鋼和大量的有色金屬均需要通過焊接加工形成最終產品紊竹，幾乎 所有的工業(yè)部門均會涉及焊接技術。焊接技術可分為熔化焊栋湃、壓力焊和釬焊三大類壹会，激光焊屬于熔化焊的一種。電弧焊 和電阻焊均誕生于 19 世紀末铲桑，至今仍是工業(yè)領域應用最多的焊接技術及键。相比于這些 傳統焊接技術，激光焊接具有效率高掺薪、變形小胸胚、可達性好等一系列優(yōu)勢，而且激光 焊接幾乎是唯一一種在宏觀和微觀兩個維度均能進行高效焊接的技術厨摔。激光開始被 用于焊接的時間和切割相近窄忱，但此前市場規(guī)模遠小于切割，這一方面是因為激光焊 接的工藝復雜程度遠高于切割脓杉，技術難度和設備集成難度均較高；另一方面是早期 激光器的功率普遍較低简逮，加工能力有限球散，加之激光設備成本過高，廠商更偏愛技術 更為成熟散庶、一次投入顯著更低的傳統焊接設備蕉堰，使得激光焊接設備的下游需求量非 常有限。這些阻礙激光焊接下游滲透的因素正在逐漸消失悲龟，一方面近年激光器功率 大幅升高且價格大幅降低屋讶，性價比逐漸顯現，激光切割設備的快速放量是最佳佐證须教；另一方面激光焊接技術已越發(fā)成熟皿渗，從近 10 年的激光加工專利來看，激光焊接的 專利數量上升明顯轻腺，在科研領域激光焊接相關的論文數量也顯著高于其他焊接技術乐疆， 激光焊接已有了足夠的技術積累。
近年激光焊接市場已悄然起量贬养。中科院武漢文獻情報中心發(fā)布的《2022 中國激光產業(yè)發(fā)展報告》統計挤土，2021 年我國激光焊接成套設備銷售收入為 66.5 億元，但該數據 未將激光焊接機器人郎博、手持激光焊機等考慮在內巧杰；中商產業(yè)研究院發(fā)布的《中國激 光行業(yè)市場前景及投資機會研究報告》則統計 2021 年我國激光焊接設備市場規(guī)模 為 162.5 億元”Ш可以看出無論統計口徑如何谈嚣，2018-2021 的 3 年間激光焊接設備的市 場規(guī)模均實現了翻倍左右的增長北淘，相比之下激光切割設備 3 年間市場規(guī)模僅增長了 16.3%。從整個大工業(yè)制造領域來看恰磷，自動化激光焊接可以被應用到了汽車玷源、高鐵、船舶熏屎、 飛機攀驶、火箭等各種產品的生產中。以激光焊接最主要的應用領域汽車為例京嗽，激光焊 接 20 世紀 80 年代就被用在了汽車白車身制造中镰对。21 世紀初，以奔馳墨叛、寶馬止毕、奧 迪、大眾等為首的德系品牌汽車制造商漠趁，率先在國內合資公司的車身制造領域應用 激光焊接工藝扁凛，如奔馳 E class-L 轎車白車身上激光焊縫達 422 條，總長度超過為 10.5 m闯传，一汽大眾 Golf A6 激光焊縫總長度超過 50 米谨朝。如今，激光焊接生產線已成 為車身焊裝車間的標配甥绿。激光焊接可以給汽車制造業(yè)帶來巨大的經濟效益字币。和車身裝配中使用最多的電阻點 焊相比，激光焊的主要優(yōu)點如下：降低車身重量共缕。電阻點焊需要把兩個焊頭夾在工件邊緣上進行焊接洗出，凸緣寬度 需要 16mm，而激光焊接是單邊非接觸焊接图谷，凸緣寬度只需要 5mm翩活，若把點焊 更換為激光焊，每輛車可以減重 40kg蜓萄；大幅提高生產效率氢莫。用傳統點焊焊接兩片 0.8mm 的鋼板沖壓件，平均是 20 點 /min秤慌，焊距是 25mm邦擎，即速度為 0.5m/min，用激光焊速度可以達到 5m/min 以上式涝；節(jié)約生產成本僧逞。電阻點焊在生產過程中需要消耗電極帽、電極桿图汪、刀具等配件杏蟋， 而激光焊幾乎無配件消耗驳芙。激光焊應用在車身制造中雖然具有諸多優(yōu)勢，但目前的滲透率依然較低震崎，前文所述 的設備投資大+技術尚未成熟是主因掰闯。根據汽車輕量化在線的報告，我國全鋼車身 應用激光焊接的比例為 2%汉锡，鋼鋁車身為 4%的钞，全鋁車身約 2.5%，鋁+碳纖維車身 約 7.4%扰肌。根據我們的草根調研抛寝，某國際汽車巨頭已不再對電阻點焊工藝進行開發(fā)，并將全面推廣激光焊接工藝曙旭，可以預見未來激光焊接在車身制造中的應用比例將大 幅提高盗舰。對汽車車身自動化激光焊接設備的市場空間進行測算。智研咨詢數據顯示桂躏，我國汽 車整車制造業(yè)固定資產投資的 50%以上一般用于購買制造裝備钻趋，其中，整車制造中 焊裝工藝裝備的投入占比一般為 25%沼头，則焊裝工藝裝備的投資在汽車整車制造業(yè)固 定投資中的占比約為 12.5%爷绘。根據國家統計局數據，2015-2017 年我國汽車整車制造 業(yè)固定資產投資額穩(wěn)定在 2700 億左右进倍，假設未來每年固定資產投資額為 3000 億元， 則每年車身焊接設備投資額為 375 億元购对。若激光焊接設備滲透率能達到 30%猾昆，則每 年汽車車身激光焊接設備市場規(guī)模超過 100 億元；若達到 50%协包，則每年汽車車身激 光焊接設備市場規(guī)模將接近 200 億元帅珍。此前我國的車身激光焊接產線幾乎全部依賴 進口，如今以大族激光和華工科技為代表的國內廠商已能夠提供完整的車身激光焊 接產線解決方案幔憋，并在國內多條汽車生產線上得到應用司报。激光焊接特別適用于汽車車身薄板焊接的場合，與該場景類似的還包括軌道列車全乙、 飛機等偎洋，比如空客 A350 中有 18 塊壁板使用到了激光焊接，焊縫總長度達 1000m侄伟。在以往激光焊不適合的厚板領域睁奶，激光焊目前也能通過與傳統弧焊進行復合焊接， 獲得比單一弧焊更好的焊接接頭撇委，激光-電弧復合焊技術已在船舶制造中得到應用爵蝠。今后在大型金屬構件的制造中捌唾，激光焊接將打開更為廣闊的市場。而在微型結構焊 接領域揩墓，激光焊非接觸吆视、高精密、柔性化的特點也使其能實現各類 3C 產品的精細 微焊接酥宴，進一步擴充激光焊接市場啦吧。除自動化激光焊接設備之外，手持激光焊接技術的進步也為激光焊接帶來了更多應 用場合幅虑。過去手工焊接的主要方式為電弧焊丰滑，包括焊條電弧焊、MIG 焊和 TIG 焊等倒庵。手工電弧焊在焊接時會產生極高的熱量褒墨，導致熱影響區(qū)較大，材料扭曲變形擎宝；在焊 前焊后均需進行處理郁妈，降低生產率；更重要的是绍申，手工電弧焊依賴有經驗的焊工噩咪， 大大增加了人工成本。自動化激光焊接設備占地面積大极阅、設備成本高胃碾、使用不靈活， 這使得手持激光焊接設備應運而生蛹鼎，成為金屬加工制造商的理想解決方案样京。手持激光焊機經過了多年的發(fā)展，逐漸克服了此前手持激光焊機體積大列充、對配合精 度要求高品痕、操作安全性有隱患等痛點。目前的風冷手持激光焊機體積已和傳統手工 弧焊機近似频咨，擺動光斑技術使得焊機對工件配合間隙的要求大大降低府贰，傳感器的加 入使得設備安全性大大提高，最重要的是手持激光焊機的價格從早年的十幾萬一臺 下降到了如今的三萬多元埃账，這使得手持激光焊對廣告窑岖、模具修補、不銹鋼衛(wèi)浴厦绪、鈑 金機柜湃杏、電箱電柜、不銹鋼門窗和衣柜家具等行業(yè)有極高的吸引力。近年我國手持 激光焊機的產量迅猛增長迄埃，2021 年產量接近 3 萬臺疗韵，按每臺價格 3.87 萬元計算， 2021 年我國手持激光焊機的市場規(guī)模已超過 10 億元侄非。
對手持激光焊接設備的市場空間進行測算蕉汪。根據中國電器工業(yè)協會電焊機分會數據， 2021 年我國全年生產手工電弧焊機數量為 477 萬臺逞怨，因此手持激光焊機的滲透率僅 為 0.63%者疤。若未來手持激光焊機的滲透率能夠達到 10%，即約 50 萬臺叠赦，并按一臺 焊機價格降低至 2 萬元計算驹马，手持激光焊機在中國每年的市場規(guī)模可達 100 億元除秀。目前糯累，IPG、大族激光册踩、華工科技泳姐、光惠激光等公司均有較為成熟的手持激光焊產品。4.2.2. 激光清洗國標出臺囤檐，綠色技術劍指千億市場工業(yè)清洗市場龐大门烧，根據中商產業(yè)研究院預測，2021 年我國工業(yè)清洗市場規(guī)模達到 995.8 億元膊护，其中清洗設備市場規(guī)模為 433.5 億元鹅棺。另據中研網資訊，2021 年我國激 光清洗設備市場銷售額在 5.1 億元左右淋渤，因此激光清洗在我國的市場滲透率僅為 1.18%纪闽。從全球范圍來看，中科院姚建銓院士在 2022 年 6 月召開的激光清洗在線技 術研討會上表示决癞，歐美發(fā)達國家應用激光清洗已有近 30 年的歷史，激光清洗市場表 現穩(wěn)定妆跌，但由于市場空間有限榴廷，并沒有表現出爆發(fā)性增長，真正的大市場在中國以 及一些新興工業(yè)國家证账。前瞻產業(yè)研究院統計 2021 年全球激光清洗市場規(guī)模為 6.67 億美元钢战，據此計算我國激光清洗市場僅占全球市場的 12%，這與我國激光加工設備 市場規(guī)模占全球接近 40%的比例極不匹配除踱。傳統的工業(yè)清洗方法包括機械清洗弟头、化學清洗、干冰清洗涉茧、噴丸清洗赴恨、超聲清洗等疹娶。與其他清洗方式對比，激光清洗在工件損傷伦连、清洗效率雨饺、耗材費用、清洗效果等方 面具有明顯優(yōu)勢惑淳，更重要的是它不需要任何破壞臭氧層的 CFC 類有機溶劑额港，無污 染，無噪聲歧焦，對人體和環(huán)境無害移斩，是一種“綠色”清洗技術。此前工業(yè)界對激光清 洗這種新工藝方法認識不足绢馍，2022 年 10 月向瓷，首份激光清洗國家標準——《綠色制 造·激光表面清洗技術規(guī)范》（標準號：GB/T 41735-2022）由全國綠色制造技術標 準化技術委員會歸口發(fā)布，該標準填補了國內外激光清洗的標準空白将囱，將大大提高 各行各業(yè)對激光清洗技術的認可度恒欣，促進激光清洗技術產業(yè)化。激光清洗設備與激光焊接設備類似挖榜，相比于激光切割和激光打標髓界，下游應用場景復 雜多樣，對設備更多個性化需求挣傻，設備的推廣有賴于技術的進步咪犹。近年激光加工設 備的行業(yè)的快速發(fā)展同樣帶動了激光清洗技術的進步以及設備價格的降低，大型自 動化激光清洗設備和手持激光清洗設備均有較多的成功應用場景棵欧。在“雙碳”戰(zhàn)略 下遭屑，隨著國家對碳排放的要求越來越嚴格，激光清洗設備的滲透率必將逐步提高运荸。若激光清洗設備滲透率能達到 20%贴袖，僅中國就有 100 億的市場規(guī)模。4.3. 長期視角：微納加工方興未艾吩擒，3D 打印星辰大海可以預見质窒，激光加工技術在未來相當長的時間里都會是主流的材料加工技術之一， 科學界和工業(yè)界對激光加工技術的各種探索也從未停止贷腕。在激光的前沿應用方面背镇， 我們認為細觀制造領域的激光微納加工以及宏觀制造領域的激光 3D 打印均能夠在 未來進一步打開激光加工設備的市場空間。4.3.1. 細微之處見真章泽裳，激光雕琢微觀世界激光作為一種非接觸式加工手段瞒斩，在微納加工方面具備獨特優(yōu)勢。激光在半導體光 刻領域一直至關重要，比如 DUV 光刻機所用的光源由準分子激光器提供胸囱，而 EUV 光刻機則需要使用 CO2 激光器作為初始光源祷舀。隨著半導體和顯示等行業(yè)對細觀領域的精密加工要求越來越高，激光加工技術或將 持續(xù)提供最佳解決方案旺矾。以顯示行業(yè)為例蔑鹦，從 20 世紀 50 年代開始，顯示技術經歷 了從 CRT 技術到 LCD 技術到 LED 技術再到 OLED 技術的發(fā)展箕宙，而今 MicroLED 技術被認為是未來最具成長潛力的新型顯示技術方向嚎朽。制約 MicroLED 技術產業(yè)化最 關鍵的挑戰(zhàn)在于如何高效地將數十萬至數百萬顆尺寸在 100μm 以下的 LED 芯片由 襯底轉移至承載基板，即 LED 芯片的巨量轉移柬帕。對于微米級 LED 的的巨量轉移哟忍， 傳統固晶技術已難以實現，針對該需求目前已發(fā)展出了精準拾取轉移技術自對準滾 輪轉印技術秃囚、自組裝轉移技術融确、激光輔助轉移技術等多種巨量轉移技術。在眾多技 術中测佣，激光巨量轉移技術利用界面區(qū)域材料吸收光束能量引起快速物理變化或化學 反應產生驅動力來調控界面狀態(tài), 以克服表層材料與 MicroLED 的黏附力, 在合適 的工藝參數下可達到較高的良率醒横、精度和轉移速率，是最有前景的巨量轉移技術忽件。目前大族激光禁舌、德龍激光和海目星等公司均研發(fā)出了 MicroLED 激光巨量轉移設備， 效率可達 100kk/h涌俘，位置精度達到±1um权煎，良率可達 99.99%以上。隨著未來 MicroLED 在顯示行業(yè)滲透率的提升昔永，將給設備端帶來巨大的市場空間狱揩。4.3.2. 激光 3D 打印將推動新一輪制造業(yè)變革材料的加工制造從原理上可分為三類：減材制造、等材制造和增材制造缺钓。減材制造：即使用車彻犁、銑、刨凰慈、磨等設備對材料進行切削加工袖裕，以達到設計形 狀。等材制造：即通過鑄溉瓶、鍛、焊等方式生產制造產品谤民，材料重量基本不變堰酿。增材制造：即通過光固化、選擇性激光燒結、熔融堆積等技術触创，使材料一點一 點累加坎藐，形成需要的形狀。增材制造也被稱作 3D 打印哼绑。國標《增材制造術語》（GB∕T 35351-2017）根據增材制造技術的成形原理岩馍，將增材 制造工藝分成七種基本類別，包含多種工藝技術路線抖韩。其中 SLM浇沧、SLS、LENS/LMD 和 SLA 技術均與采用激光作為加工能量源豹炊。艾瑞咨詢發(fā)布的報告顯示坏扣，中國的 3D 打印設備市場中與激光相關的設備（SLS、 SLM遂报、SLA则徒、LMD）占比達到 52%，其中 SLM 是工業(yè)領域金屬 3D 打印最為常用 的設備瞳弱。3D 打印的工業(yè)級應用占比達到 65%-70%冠幕，目前有超半數應用在航空航天 領域，這是一方面是因為一些航空航天零部件結構復雜纽债，傳統方式很難實現加工制 造雇蚁；另一方面是因為航空航天整機產品價值量高，對單個零部件價格敏感度較低形炬， 對 3D 打印這種加工方式的接受程度高迹姆。目前的 3D 打印較為適合航空航天等領域 小批量、定制化生產特點亏吝，能夠解決輕量化岭埠、功能化等設計要求，但隨著 3D 打印 技術發(fā)展與成本控制蔚鸥，其未來有望應用到更大規(guī)模的工業(yè)化生產中惜论。
從全球范圍來看，增材制造市場近 10 年來發(fā)展態(tài)勢顯著增強止喷。2001-2011 的 10 年 間全球增材制造市場CAGR為12.2%馆类，但2011-2021的10年間CAGR達到了24.5%。2021 年全球增材制造產值達到 152.44 億美元弹谁，其中增材制造設備銷售收入為 31.74 億美元乾巧，設備占比為 20.8%。根據華經產業(yè)研究院數據预愤，2021 年我國增材制造市場 規(guī)模約為 262 億元沟于，若設備占比與全球市場一致咳胃，則 2021 年我國增材制造設備市 場規(guī)模約 54.5 億元，進一步按照激光增材制造設備占比 52%計算旷太，則 2021 年我國 激光增材制造設備市場為 28.34 億元展懈。由于規(guī)模化生產制造成本較高祟勿，當前增材制造仍然是作為減材制造和等材制造之外 的一種補充停柬，用于傳統加工方式難以解決的制造場景。中國工程院盧秉恒院士曾多 次提到耀旅，未來“增材盯糠，減材，等材”三種加工方式將形成三足鼎立枷辫，創(chuàng)造的價值和 財富逐步實現三分天下涤瘸。雖然增材制造暫時無法達到減材制造和等材制造的生產效 率，但鑒于其主要制造高價值產品笔房，在總價值量上必將持續(xù)攀升延砾。作為增材制造最 主要的組成部分，激光增材制造設備未來的市場空間十分可觀学虑。關注激光行業(yè)觀察公眾號段辈，獲取更多干貨內容！投稿及轉載欲炉，請聯系：laser_news@163.com商務合作憾宅，請聯系：yaobukeji04（微信號）/18811873585以上內容來自東北證券，由激光行業(yè)觀察整理愧捕，不代表本公眾號觀點及立場奢驯，僅供交流學習之用。如涉及版權等問題次绘，請于5個工作日內聯系我們瘪阁，我們協調給予處理。最終解釋權歸激光行業(yè)觀察所有邮偎。
